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线性矩法在分布未知条件下的随机结构抗震可靠度分析

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振动工程学报 2024年

作者：吴罗成张龙文曾梦澜湖南农业大学水利与土木工程学院湖南大学土木工程学院

在工程结构领域，结构参数的分布往往由于缺乏足够的数据而未知，这成为结构可靠性分析中常见而复杂的挑战。在结构参数分布未知的情况下，本文提出了随机结构抗震可靠度的线性矩法。构造了仅由两个基本随机变量描述的随机动力系统：（... 详细信息

在工程结构领域，结构参数的分布往往由于缺乏足够的数据而未知，这成为结构可靠性分析中常见而复杂的挑战。在结构参数分布未知的情况下，本文提出了随机结构抗震可靠度的线性矩法。构造了仅由两个基本随机变量描述的随机动力系统：（1）基于结构随机参数的前四阶线性矩，借助标准正态分布随机变量的随机函数表达，将结构参数的随机变量表达为仅有一个基本随机变量的一元三次多项式；（2）利用一个基本随机变量的随机函数-谱表示模型描述非平稳地震动过程。在此基础上，根据数论方法确定两个基本随机变量的代表点集，并进行时程分析计算结构响应极值，进而计算在确定界限下功能函数的样本及其线性矩；利用功能函数的前四阶线性矩求解三次多项式转换系数；并根据一元三次方程根的求解，建立了基于线性矩的结构抗震可靠指标表达式。以结构参数分布未知的非线性单自由度为例，说明了本文方法的应用，同时与Monte Carlo模拟结果对比，验证了本文方法的精确性。

关键词：抗震可靠度随机结构线性矩分布未知随机函数-谱表示

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单箱双室变截面波形钢腹板组合梁剪应力分析

铁道科学与工程学报 2024年第3期21卷 1090-1101页

作者：冀伟黄逸航罗奎马凯耀石旭辉余壮果兰州交通大学土木工程学院甘肃兰州730070 湖南大学土木工程学院湖南长沙410082 同济大学机械与能源工程学院上海210804

为了研究单箱双室变截面波形钢腹板组合箱梁(CBBCSW)的剪应力分布规律,分析了单箱双室变截面CBBCSW的顶底板与波形钢腹板(CSW)的承剪问题。基于微元体平衡和切应力互等定理推导了变截面CSW的剪应力计算公式,并与等截面CSW剪应力计算公... 详细信息

为了研究单箱双室变截面波形钢腹板组合箱梁(CBBCSW)的剪应力分布规律,分析了单箱双室变截面CBBCSW的顶底板与波形钢腹板(CSW)的承剪问题。基于微元体平衡和切应力互等定理推导了变截面CSW的剪应力计算公式,并与等截面CSW剪应力计算公式进行了对比。对各项剪应力的性质展开了研究,针对变截面CBBCSW的顶底板和参与承剪机理进行了分析,提出了底板承剪比例计算公式。以室内模型试验梁和一座单箱双室变截面CBBCSW为例,采用ANSYS有限元软件分别建立了试验梁与实桥的有限元模型,研究了不同约束体系下,剪应力在CSW上的分布以及顶底板与CSW参与承剪的规律。对比不同荷载情况下,有限元计算结果与理论公式计算结果的差异,分析不同荷载工况对顶底板与CSW参与承剪的影响。此外,分析了横隔板对单箱多室CBBCSW剪力分配的影响。研究结果表明:所提公式的理论结果与试验实测结果和有限元结果吻合较好,且底板参与承剪的比例不可忽视;变截面引起的“附加剪应力”是影响剪力传递的直接原因,弯矩的大小会直接影响底板参与承剪的比例;对称荷载下中腹板与边腹板的剪力分布几乎相同,而横隔板会改变CSW上剪力分配,靠近横隔板处的部位剪应力分布更均匀。研究结果可以为实际工程中变截面CSW的剪应力和承剪比的分析提供参考依据。

关键词：组合箱梁波形钢腹板变截面剪应力承剪比有限元分析

受损PPC斜拉桥主梁灌缝加固后疲劳性能试验研究

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第3期55卷 1068-1081页

作者：袁晟颜东煌王文熙刘昀潘权袁明长沙理工大学土木工程学院湖南长沙410114 长沙理工检测咨询有限责任公司湖南长沙410076 湖南大学土木工程学院湖南长沙410082 湖南交通职业技术学院路桥工程学院湖南长沙410132

为进一步研究受损部分预应力混凝土(PPC)斜拉桥主梁裂缝灌浆加固后的疲劳性能,对受较大疲劳及静力损伤的PPC斜拉桥节段缩尺模型主梁进行裂缝灌浆加固,并开展疲劳及疲劳后静载试验研究。研究结果表明:在疲劳荷载作用下,灌浆裂缝未重新开... 详细信息

为进一步研究受损部分预应力混凝土(PPC)斜拉桥主梁裂缝灌浆加固后的疲劳性能,对受较大疲劳及静力损伤的PPC斜拉桥节段缩尺模型主梁进行裂缝灌浆加固,并开展疲劳及疲劳后静载试验研究。研究结果表明:在疲劳荷载作用下,灌浆裂缝未重新开裂,在疲劳加载初期(约20万次),结构体系刚度下降较快,后期下降较平缓;250万次疲劳加载后,主梁L/4、L/2和3L/4截面处的结构体系刚度分别降低12.83%、9.48%、13.62%,较原主梁第4轮疲劳加载下结构体系刚度下降幅度大,但疲劳结束时结构体系刚度仍然比原主梁第4轮疲劳加载初始结构体系刚度大;对裂缝进行灌浆处置能有效恢复PPC斜拉桥主梁的抗裂强度及结构体系刚度;随着荷载增大,灌浆裂缝逐步张开,但最大裂缝宽度对应位置发生转移,同时不断有新裂缝产生,且裂缝分布区域范围增大,环氧树脂胶的作用极大地延缓了裂缝宽度的增大,提高了主梁的抗裂性能;环氧树脂胶不仅能修复混凝土裂缝界面,同时能有效恢复钢筋与混凝土间的黏结滑移损伤;对受严重损伤的PPC斜拉桥主梁仅进行裂缝灌浆处置后,主梁仍然具有良好的抗疲劳性能,同时,其疲劳后的抗裂性能及刚度也得到较大恢复。

关键词：桥梁工程混凝土斜拉桥部分预应力灌缝加固疲劳性能模型试验

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一种基于近端策略优化的服务功能链部署算法

电子与信息学报 2024年第7期46卷 2869-2878页

作者：颜志禹怀龙欧阳博王耀南湖南大学大学电气与信息工程学院长沙410082

针对网络功能虚拟化(NFV)环境下高维度服务功能链(SFC)部署的高可靠低成本问题,该文提出了一种基于近端策略优化的服务功能链部署算法(PPO-ISRC)。首先综合考虑底层物理服务器特征和服务功能链特征,将服务功能链部署建模为马尔可夫决策... 详细信息

针对网络功能虚拟化(NFV)环境下高维度服务功能链(SFC)部署的高可靠低成本问题,该文提出了一种基于近端策略优化的服务功能链部署算法(PPO-ISRC)。首先综合考虑底层物理服务器特征和服务功能链特征,将服务功能链部署建模为马尔可夫决策过程,然后,以最大化服务率和最小化资源消耗为优化目标设置奖励函数,最后,采用近端策略优化方法对服务功能链部署策略求解。仿真实验结果表明,与启发式算法(FFD)和深度确定性策略梯度算法(DDPG)相比,所提算法具有收敛速度快,稳定性高的特点。在满足服务质量的要求下,降低了部署成本,并提高了网络服务可靠性。

关键词：网络功能虚拟化服务功能链深度强化学习近端策略优化

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桥梁船撞研究进展综述:事故、分析与防护

中国公路学报 2024年第5期37卷 38-66页

作者：樊伟钟正午王君杰夏烨吴昊吴青霖刘斌桥梁工程安全与韧性全国重点实验室(湖南大学) 湖南长沙410082 湖南大学风工程与桥梁工程湖南省重点实验室湖南长沙410082 同济大学土木工程学院上海200092

近年来,桥梁船撞事故频发,船撞已成为桥梁失效的主要原因之一。为推动桥梁防撞设计方法的发展与桥梁防撞技术的进步,对近20年的桥梁船撞研究展开综述,评述重点涵盖风险评估、响应分析与防护措施3个方面。首先,从实际的桥梁抗撞需求出发... 详细信息

近年来,桥梁船撞事故频发,船撞已成为桥梁失效的主要原因之一。为推动桥梁防撞设计方法的发展与桥梁防撞技术的进步,对近20年的桥梁船撞研究展开综述,评述重点涵盖风险评估、响应分析与防护措施3个方面。首先,从实际的桥梁抗撞需求出发,搜集了中国2012~2022年桥梁船撞事故,总结出近年桥梁船撞事故所呈现出的4个新特征,弥补了这一时段中国船撞事故信息的缺失。然后,从研究方法的角度切入,介绍了桥梁船撞风险评估方法与响应计算方法,总结了试验法、接触有限元分析法、等效静力法和等效动力法这4种碰撞响应计算方法的发展动机、特点、应用场景及局限性。防护措施方面,着重梳理了浮式拦截系统与自浮式防撞装置这2种被动防撞措施的发展历程与构造特点,以及主动预警防护措施研究中所涉及的算法实现与更迭。最后,指出了当前桥梁船撞研究在考虑全要素分析、多灾害耦合、规范化设计等方面所面临的诸多挑战,并对桥梁船撞研究未来发展的主要方向做出展望。

关键词：桥梁工程桥梁船撞综述风险评估分析方法防撞措施

型钢开口肋-UHPC轻型组合桥面新结构静力与疲劳性能

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中国公路学报 2024年第4期37卷 252-262页

作者：孙璇邵旭东邹德强湖南大学土木工程学院湖南长沙410082 湖南大学风工程与桥梁工程湖南省重点实验室湖南长沙410082 中国建筑第五工程局有限公司市政设计院湖南长沙410004

为解决传统正交异性钢桥面疲劳开裂、铺装层破损难题,研究团队于2010年研发成功钢-UHPC轻型组合桥面体系,并在中国的钢桥上获得了规模化的应用。鉴于UHPC层大幅度提高了钢面板的局部刚度,为简化施工和降低造价,可对传统正交异性钢桥面... 详细信息

为解决传统正交异性钢桥面疲劳开裂、铺装层破损难题,研究团队于2010年研发成功钢-UHPC轻型组合桥面体系,并在中国的钢桥上获得了规模化的应用。鉴于UHPC层大幅度提高了钢面板的局部刚度,为简化施工和降低造价,可对传统正交异性钢桥面进一步优化。为此,提出了型钢开口肋-UHPC轻型组合桥面结构,首次应用在某大跨度拱桥主梁结构中,以实桥为背景展开了桥面方案比选和有限元计算。在此基础上,进行了型钢组合桥面关键部位负弯矩条带静力试验,对UHPC裂缝进行观测和宽度验算;对型钢组合桥面抗疲劳性能做了计算与分析,并针对桥面纵横肋重要连接焊缝开展了负弯矩条带疲劳试验。研究结果表明:负弯矩区UHPC表现出优良的受弯拉韧性,抗拉强度是实桥应力的1.4倍;型钢组合桥面通过新型的纵横肋连接构造,将所有连接焊缝均置于低应力区,将非焊接型钢母材置于高应力区,以达到提高桥面抗疲劳能力目的,型钢组合桥面包含10个钢结构疲劳细节,所有疲劳细节计算应力幅均在常幅疲劳极限以下;型钢组合桥面纵横肋新型连接焊缝在设计疲劳应力幅下等效加载4840万次才发生疲劳破坏,疲劳强度满足实桥应用需求。综上表明,型钢组合桥面具有优良的静力与疲劳性能,加工制造简便,建设成本低,是一种具有竞争力的新型桥面方案。

关键词：桥梁工程型钢-UHPC轻型组合桥面条带模型试验静力与疲劳性能正交异性钢桥面

门式抗浮框架作用下上方开挖既有盾构隧道响应解析解

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岩土工程学报 2024年第8期46卷 1675-1684页

作者：刘源陈仁朋程红战吴怀娜张凯湖南大学土木工程学院湖南长沙410082 湖南大学地下空间开发先进技术研究中心湖南长沙410082 建筑安全与节能教育部重点实验室湖南长沙410082

上方开挖卸载导致既有盾构隧道结构产生上浮,易引发结构渗漏水、开裂等病害。竖井开挖联合门式框架技术是限制上方开挖引起既有隧道上浮的一种有效控制措施,但是目前仍缺少相应的理论方法用于指导门式抗浮框架的设计。为此,提出了既有... 详细信息

上方开挖卸载导致既有盾构隧道结构产生上浮,易引发结构渗漏水、开裂等病害。竖井开挖联合门式框架技术是限制上方开挖引起既有隧道上浮的一种有效控制措施,但是目前仍缺少相应的理论方法用于指导门式抗浮框架的设计。为此,提出了既有隧道结构响应的解析解,可以实现竖井和基坑开挖阶段既有隧道结构纵向和横截面变形计算,并给出了相关的计算流程。通过与工程实例和三维数值模拟结果进行对比,验证了解析解的可靠性。通过典型算例计算和参数敏感性分析讨论了门式抗浮框架的作用机理以及既有隧道埋深和竖井开挖尺寸等因素的影响规律。结果表明:门式抗浮框架在基坑开挖阶段可以有效控制上方开挖引起的既有隧道变形,控制效果与既有隧道上方剩余覆土厚度密切相关,剩余覆土越小控制效果越明显;门式抗浮框架的作用效果主要取决于抗浮板与土体之间的作用力,抗拔桩与土体的作用力对既有隧道变形影响较小。

关键词：既有隧道门式抗浮框架解析解竖井开挖 Timoshenko梁

列车作用下大跨径悬索桥纵向运动响应分析方法对比研究

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土木工程学报 2024年第3期57卷 69-80页

作者：封周权井昊坤陈政清华旭刚万田保湖南大学土木工程学院湖南长沙410082 湖南大学风工程与桥梁工程湖南省重点实验室湖南长沙410082 中铁大桥勘测设计院集团有限公司湖北武汉430056

随着我国铁路事业的发展,近年来设计和建造了一些大跨径铁路悬索桥。悬索桥属于典型的柔性结构,加之列车荷载大、运行速度快,列车过桥时加劲梁纵向运动问题突出。准确地计算出列车过桥时梁端纵向运动响应是进行悬索桥结构设计和梁端位... 详细信息

随着我国铁路事业的发展,近年来设计和建造了一些大跨径铁路悬索桥。悬索桥属于典型的柔性结构,加之列车荷载大、运行速度快,列车过桥时加劲梁纵向运动问题突出。准确地计算出列车过桥时梁端纵向运动响应是进行悬索桥结构设计和梁端位移控制的前提。该文通过有限元仿真,采用4种不同的分析方法,对运行列车作用下大跨径铁路悬索桥纵向运动响应特征进行对比研究。首先,分别介绍移动静载法、移动荷载法、移动质量法、车-桥动力相互作用法的计算理论及其有限元实现方法;随后,以某主跨1060m铁路悬索桥为例,分别采用4种方法进行纵向运动响应计算;最后,对4种分析方法的计算结果进行对比分析。结果表明:大跨径铁路悬索桥纵向运动分析应考虑动力效应;通过移动荷载法、移动质量法及车-桥动力相互作用法分析得到的纵向运动响应接近;采用移动荷载法进行大跨径铁路悬索桥纵向运动响应分析可以简化计算且满足计算精度要求。

关键词：铁路悬索桥纵向运动移动静载移动荷载移动质量

预制拼接槽型UHPC柱偏心受压性能试验研究

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湖南大学学报（自然科学版） 2024年第1期51卷 55-66页

作者：周云周易李剑潘恒杜宗湖南大学土木工程学院湖南长沙410082 工程结构损伤诊断湖南省重点实验室(湖南大学) 湖南长沙410082 中建三局第一建设工程有限责任公司湖北武汉430040

为研究预制拼接槽型UHPC柱在受压条件下的力学性能及其影响因素,开展2根整浇UHPC柱及14根预制拼接槽型UHPC柱在不同拼接形式、不同偏心受压方向及不同偏心距下的轴心或偏心受压试验研究.通过考察试件的极限承载力、破坏形态、轴向及侧... 详细信息

为研究预制拼接槽型UHPC柱在受压条件下的力学性能及其影响因素,开展2根整浇UHPC柱及14根预制拼接槽型UHPC柱在不同拼接形式、不同偏心受压方向及不同偏心距下的轴心或偏心受压试验研究.通过考察试件的极限承载力、破坏形态、轴向及侧向变形性能,研究了拼接方式、偏压方向和偏心距对其静力性能的影响.试验结果表明:钢纤维延缓了UHPC的开裂,增强了试件的变形能力,但预制拼接槽型UHPC柱在轴压和小偏压荷载下仍表现出明显脆性破坏特征;在该试验中,偏压柱的破坏形态主要为小偏心受压破坏及大偏心受拉破坏;在相同偏心距下,不同拼接形式、不同偏心受压方向的柱体破坏形态及承载能力表现趋于一致;在相同尺寸与配筋下,预制拼接槽型UHPC柱承载力随偏心距的增加而减小.最后,通过对比试件承载力试验值和我国现行规范理论计算值,定性地指出了现行规范的局限性.本文试验数据可为预制拼接槽型UHPC柱设计提供参考.

关键词：预制拼接槽型UHPC柱轴心受压偏心受压受压试验极限承载力

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